[發(fā)明專利]被干燥劑增強(qiáng)的蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)和方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201780092213.3
• 申請(qǐng)日: 2017-04-18
• 公開（公告）號(hào): CN110785615A
• 公開（公告）日: 2020-02-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: P·P·萊普德拉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北狄空氣應(yīng)對(duì)加拿大公司
• 主分類號(hào): F24F5/00
• 分類號(hào): F24F5/00;F24F12/00;F25B15/14;F25B19/00
• 代理公司: 11336 北京市磐華律師事務(wù)所
• 代理人: 郭佳寅

公開了用于使用與直接蒸發(fā)冷卻器(DEC)組合的作為預(yù)干燥器的液體至空氣膜能量交換器(LAMEE)調(diào)節(jié)空氣的系統(tǒng)和方法。LAMEE和DEC可以布置在配置為接收和調(diào)節(jié)用于向封閉空間的傳送的空氣的過程集氣室內(nèi)部。LAMEE能夠在將空氣經(jīng)過DEC之前循環(huán)液體干燥劑以從空氣除去濕氣。作為結(jié)果，DEC能夠冷卻空氣至較低的溫度并且改進(jìn)總體的效率。在一個(gè)實(shí)施例中，再生系統(tǒng)可以在經(jīng)過LAMEE的再循環(huán)之前再生液體干燥劑中的至少某些。在一個(gè)實(shí)施例中，DEC可以使用在再生中回收的被除去的水作為用于DEC的補(bǔ)給水。在一個(gè)實(shí)施例中，液體至空氣或液體至液體熱交換器可以在經(jīng)過LAMEE的再循環(huán)之前冷卻液體干燥劑。

背景技術(shù)

具有許多對(duì)于其來說控制封閉空間內(nèi)的環(huán)境條件是重要的的應(yīng)用，例如冷卻數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)中心通常包括一周7天一天24小時(shí)操作的計(jì)算機(jī)和相關(guān)聯(lián)的部件。數(shù)據(jù)中心中的電部件產(chǎn)生大量的熱量，其需要被從空間除去。數(shù)據(jù)中心中的空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)可以消耗總能量的多至40％。

居住的、商業(yè)的和機(jī)構(gòu)的建筑物的舒適冷卻主要地使用蒸氣壓縮冷卻設(shè)備進(jìn)行。許多過程應(yīng)用例如數(shù)據(jù)中心也使用機(jī)械冷卻用于主要的或輔助的冷卻。在大多數(shù)這些應(yīng)用中，所需要的冷卻溫度是適中的(例如，50°F-85°F；10℃-30℃)。機(jī)械冷卻設(shè)備能夠產(chǎn)生高冷卻容量，可靠地操作并且由于壓縮機(jī)、換熱器和其他的部件的批量生產(chǎn)能夠具有可接受的成本。然而，這些系統(tǒng)需要大量的高級(jí)電能以操作。例如，美國每年的家庭電力生產(chǎn)的總數(shù)的約15％被空氣調(diào)節(jié)單元消耗。此外，炎熱夏季的峰值需求的約三分之一被空氣調(diào)節(jié)單元驅(qū)動(dòng)，導(dǎo)致電力網(wǎng)負(fù)荷和穩(wěn)定性的問題。電的生產(chǎn)仍然是碳密集型的，因此電驅(qū)動(dòng)的冷卻系統(tǒng)能夠顯著地導(dǎo)致排放和全球變暖。

熱電功率生產(chǎn)需要大量的水用于冷卻，并且美國的用于組合的熱電和水力發(fā)電生產(chǎn)的平均水消耗(蒸發(fā)水)是約2加侖/kWh。被EER 11空調(diào)器所需要的用于生產(chǎn)電所消耗的水約等于被生產(chǎn)當(dāng)量的冷卻的高效率蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)消耗的水。然而，蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)消耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)更少的電。蒸氣壓縮還典型地需要在高壓力操作的合成冷凍劑。大量的冷凍劑的在空氣調(diào)節(jié)和冷卻系統(tǒng)中的布置已經(jīng)導(dǎo)致安全性、健康和環(huán)境問題?，F(xiàn)代的高效率冷凍劑例如HFC能夠具有高全球變暖潛在性并且正在被逐步停止。目前不具有在效率、穩(wěn)定性、可燃性、毒性和環(huán)境影響的方面具有所有的期望的性質(zhì)的直接代替冷凍劑選擇。

蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)在許多應(yīng)用中成功地使用，尤其是在干燥氣候中。直接蒸發(fā)冷卻器(DEC)能夠是與例如蒸氣壓縮系統(tǒng)相比在設(shè)計(jì)上簡單的并且高效率的。然而，常規(guī)的DEC可以具有某些缺點(diǎn)。從冷卻器出來的供應(yīng)空氣溫度可能影響控制并且取決于室外空氣溫度和濕度水平。供應(yīng)空氣可以是過度地濕的。這些系統(tǒng)需要小心的維護(hù)以保證細(xì)菌、藻類、真菌和其他的污染物不在水系統(tǒng)中增殖并且傳遞入供應(yīng)空氣流中。因?yàn)檫@些系統(tǒng)利用蒸發(fā)的液體水和供應(yīng)空氣之間的直接接觸，所以污染物的向空氣流中的攜帶可以發(fā)生，這可以進(jìn)而導(dǎo)致下降的室內(nèi)空氣品質(zhì)、臭味和“惡心建筑物綜合癥”。此外，在單元中和在蒸發(fā)襯墊上的礦物沉淀物的積累可以降低性能并且需要維護(hù)。

間接蒸發(fā)冷卻器解決濕度問題但是典型地在低濕球效率操作?，F(xiàn)有技術(shù)露點(diǎn)蒸發(fā)冷卻器能夠傳送比常規(guī)的直接或間接蒸發(fā)系統(tǒng)低的冷卻溫度并且能夠保持對(duì)于較高的室外濕球溫度的冷卻能力。然而，所有的蒸發(fā)冷卻技術(shù)在工作空氣濕度升高時(shí)損失冷卻性能并且不能夠在沒有輔助的(通常是蒸氣壓縮)冷卻設(shè)備的情況下在潮濕氣候中使用。蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)的水使用效率還取決于系統(tǒng)設(shè)計(jì)和控制特性寬地變化。蒸發(fā)冷卻器的水使用可以是一個(gè)問題，或至少已察覺的問題。例如，大規(guī)模數(shù)據(jù)中心可以消耗大量的飲用水。此外，用于那些在其中蒸發(fā)冷卻最好地起作用的地點(diǎn)(干燥氣候)，水需求可能不是可持續(xù)的。